JP2008523405A - 改良型ガンマ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

本発明はガンマ線撮像装置に関し、本ガンマ線撮像装置は、観察視野（５）を持つガンマカメラ（１）、軸（ｘ２）の周りに広がり、ガンマカメラ（１）の観察視野（５）の、ガンマカメラから所定距離（ｄ）を超える部分に含まれる観察視野（８）を持つコリメータ（６）によってコリメートされたガンマ線分光検出器（７）、照準軸（ｘ３）を有するレーザポインタ（９）であって、ガンマ線分光器コリメータ（６）に近接して位置することにより、照準軸（ｘ３）がコリメータ（６）の観察視野（８）の軸（ｘ２）にほぼ平行で、且つコリメータ（６）の観察視野（８）と交差する、レーザポインタ（９）、及びレーザポインタ（９）が指すゾーン（１２）の位置を特定する手段（１、１０）を備える。

Description

技術分野
本発明は改良型ガンマ線撮像装置に関する。

背景技術
ガンマ線撮像装置は、１９９０年代以降、放射能ガンマ線源、即ちガンマ線を放出する源の位置を離れた場所から求めるために開発されてきた。これらのガンマ線撮像装置はガンマカメラを含む。
ガンマカメラの動作原理は公知である。即ち、シンチレータがガンマ線源からガンマ光子を受信して光信号を生成し、この光信号は増幅されて、一般に処理手段に接続される電荷結合素子（ＣＣＤ）によって検出される。電荷結合素子は、ガンマ線源から放出されてシンチレータと相互作用したガンマ線の位置を決定する。このようなガンマカメラは比較的感度が良く、且つ高性能である。

一般的に、２つの画像が重ね合わされ、その第１の画像は、ガンマカメラが受信するガンマ線に対応するガンマ線源の画像であり、第２の画像は、ガンマカメラ自体又はガンマカメラに接続されるカラーカメラによって撮像される観察シーンの可視光画像である。シンチレータが受信するガンマ線の画像は普通、偽カラー画像として現われる。ガンマカメラによって撮像される場合の観察シーンの可視光画像は白黒画像である。
このようなガンマ線撮像装置は、空間におけるガンマ線源の位置を求める機能を備え、この機能によって、ガンマ線撮像装置は、照射手段において行なわれるメンテナンス作業、解体作業、又は検査作業等の準備作業に特に適している。

更に、特に入射ガンマ線のエネルギーについて幾つかの前提条件を設ければ、これらのガンマ線撮像装置の一部は、画像解析による被爆線量の定量化に使用できる。
しかしながら、ガンマ線の原因である放射性元素の特定及び定量化を行う必要がある場合、分光分析装置は、放出されるガンマ光子のエネルギーを測定し、所定期間の間にそれらの数をカウントできなければならない。このような分光分析装置及び撮像装置は普通、同時に使用されない。更に、これらの装置が連続的に又は同時に使用される場合、これらの装置が厳密に同じ場所を目標としていることは確実でなく、これは２つの連続する測定が相関しないことを意味する。従って、分光分析測定を行なう場合、エネルギーが、撮像装置によって位置が特定される放射性元素と同じ放射性元素から回収されたかどうかを判断することができない。これらの測定から導かれる結論は間違っている可能性がある。

発明の説明
本発明の目的は先行技術の欠点を解決することである。
具体的には、本発明の目的は、ガンマ線源の位置を離れた場所から求めるように設計されており、且つガンマ線源から放出されるガンマ線の原因である放射性元素を特徴付けることにより測定精度を高めることができるガンマ線撮像装置を開示することである。

このために、本発明は、一つの軸の周りに広がる観察視野を持つガンマカメラを含むガンマ線撮像装置を提供する。本ガンマ線撮像装置は更に、
−一つの軸の周りに広がる観察視野であって、ガンマカメラの観察視野の内、ガンマカメラから所定距離を超える部分に含まれる観察視野を持つコリメータによってコリメートされたガンマ線分光検出器、
−一つの視線を持つレーザポインタであって、ガンマ線分光器コリメータに近接して位置することにより、視線がコリメータの観察視野の軸に平行で、且つコリメータの観察視野と交差する、レーザポインタ、及び
−レーザポインタが指すゾーンを検出する手段
を備える。
好適には、レーザポインタをガンマ線分光器コリメータに固定することにより特徴付けの精度を高めることが好ましい。

レーザポインタをガンマ線分光器コリメータに含めることもできる。
レーザポインタは可視光域の光、又は可視光域に近い領域の光を放出することができる。

レーザポインタが指すゾーンを検出する手段はガンマカメラにより形成することができる。
レーザポインタが指すゾーンを検出する手段は追加カメラにより形成することができ、レーザポインタは、追加カメラが反応する光線を放出する。この構成は、例えばガンマカメラがコーデッドマスクカメラである場合に相当する。

追加カメラは、ガンマカメラの観察視野と同様の観察視野を持つ。
好適には、コリメータの観察視野を制限して感度を高める。コリメータの観察視野はガンマカメラの観察視野の約１／１０〜１／４である。

ガンマカメラはピンホールカメラ又はコーデッドマスクカメラとすることができる。
装置の組み立てを容易にするため、ガンマカメラの観察視野は、ガンマ線分光器コリメータの観察視野の軸と、レーザポインタの視線とにほぼ平行な軸の周りに広がる。

追加カメラがある場合、追加カメラの観察視野は、ガンマ線分光器コリメータの観察視野の軸と、レーザポインタの視線とにほぼ平行な軸の周りに広がることができる。
コリメータは、スチールの密度よりも大きい密度を持つ材料から作成することが好ましい。

ガンマ線分光検出器が出来る限り小型に作製されて装置の寸法が限定されることが好ましい。
所定距離は好ましくは約１メートルである。

本発明は、上のような特徴を有するガンマ線撮像装置を使用する方法にも関する。
本方法は、
−エネルギースペクトルを持つガンマ線の放出源の位置をガンマカメラで特定するステップ、
−レーザポインタが、ガンマ線源又はガンマ線源の一部分に対応するゾーンを指すように、撮像装置の向きを変えるステップ、
−レーザポインタが指すゾーンの写真を撮る検出手段によって、向きが正しいことをチェックするステップ、及び
−ガンマ線分光検出器を使用して、このようにして位置が特定されたガンマ線源が放出するガンマ線のエネルギースペクトルを取得するステップ
を含む。

本発明は、情報開示のためにのみ提示される例示としての実施形態についての説明であって、本発明をいかなる意味でも制限しない説明を添付図面を参照しながら一読することにより一層深く理解される。
以下に説明する異なる図において、同じ部品、類似の部品、又は等価な部品には同じ参照記号を付し、図同士の比較を容易にした。
これらの図に示す異なる部品は、図を分かり易くするために、必ずしも同じ尺度で描かれていない。

特定の実施形態の詳細な説明
図１は、本発明による改良型ガンマ線撮像装置の一実施例の縦断面図を示す。図２は、本発明による改良型ガンマ線撮像装置の別の実施例の立体図を示す。
ガンマ線撮像装置はガンマカメラ１を備える。ガンマカメラは、複数のガンマ線源の位置を求めるように設計されている。これらのガンマ線源の一つは図１の参照番号２で示されている。

このガンマカメラ１はいずれのタイプとすることもでき、例えば図２に模式的に示す、ガンマ線源２からガンマ光子を捕集するピンホール型コリメータ３を有することができる。一変形例として、ガンマカメラは、図１に模式的に示すコーデッドマスク開口４によるガンマ光子の平行化機能を有することができる。
ガンマカメラ１は、軸ｘ１の周りに広がる観察視野５を有する。コーデッドマスクを持たない一変形例では、このガンマカメラ１は、当該カメラの観察視野５に位置するシーンの可視光画像、つまりガンマ線源２の可視光画像を撮像することができる。この画像はモノクロ（白黒）画像である。

撮像装置は更に、ガンマ線分光器コリメータ６を含み、このコリメータ内には、ガンマ線分光検出器７が配置される。ガンマ線分光器コリメータ６は高密度材料により作成され、当該材料の密度はスチールの密度よりも大きい。例えば、この材料は鉛及び／又はタングステン及び／又は銅を主成分とすることができる。コリメータ６はガンマカメラ１に固定される。
ガンマ線分光器コリメータ６の開口６．１によって観察視野８が得られ、この観察視野８は、ガンマカメラ１の観察視野５の、ガンマカメラ１から所定距離ｄを超える部分に含まれる。距離ｄは約１メートルである。

ガンマ線分光検出器７はガンマ線分光器コリメータ６の開口６．１に対向している。
ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８は軸ｘ２の周りに広がっている。有利には（実現が容易であるので）、ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８の軸ｘ２が、ガンマカメラ１の観察視野５のｘ１軸にほぼ平行である。選択性のために、ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８がガンマカメラ１の観察視野５よりも小さいことが好ましい。ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８は、例えばガンマカメラ１の観察視野５の約１／１０〜１／４の広さを持つことができる。

好適には、ガンマ線分光検出器７は、本発明による撮像装置ができる限り小型になるように、可能な限り小さい。
ガンマ線分光検出器は公知の機器であり、検出の間にガンマ光子と相互作用する能動部品を有する。この能動部品は、例えばタリウムをドープしたヨウ化ナトリウムのようなシンチレーション結晶により作成することができるか、又はＣｄＺｎＴｅ等の半導体を主要な成分として作成することができる。ＣｄＺｎＴｅを主成分とする小型ガンマ線分光検出器を使用することにより、通常非常に満足のゆく結果が得られる。ガンマ線分光検出器は、ガンマ線分光検出器が出力する信号を処理する処理手段（図示せず）と協働するように設計される。

本発明によるガンマ線撮像装置はレーザポインタ９も含む。このレーザポインタ９は、ガンマ線分光検出器７の近くに配置される。レーザポインタはガンマ線分光器コリメータ６に取り付けられる。レーザポインタは、ガンマ線分光器コリメータ６の内部又は外部に取り付けることができる。
レーザポインタ９はガンマカメラ１に直接固定することができる。一変形例として、レーザポインタはガンマ線分光器コリメータ６に固定することができる。

ガンマ線分光器コリメータ６がレーザポインタ９を収容する場合、ガンマ線分光器コリメータは、レーザポインタ９に対向する第２開口６．２を含む。レーザポインタ９は、ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８の軸ｘ２に平行でなければならない視線ｘ３を有する。ガンマ線分光検出器７とレーザポインタ９とが近接しており、且つ視線ｘ３とガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８の軸ｘ２とが平行であるという特徴は、本発明によるガンマ線撮像装置が最適に動作するために必要である。
従って、レーザポインタ９から所定距離ｄ’だけ離れた位置において、レーザポインタ９の視線ｘ３はガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８と交差する。この距離ｄ’は、距離ｄと異なっていてよい。この距離ｄ’は通常、約１メートル超である。このようにして、レーザポインタ９の視線ｘ３はガンマカメラ１の観察視野５とも交差する。

本発明によるガンマ線撮像装置では、検出手段１、１０が、レーザポインタ９が指すゾーン１２を検出する機能を備えることも可能である。レーザポインタ９の波長は前記検出手段１、１０の波長と同程度である。これらの検出手段１、１０は、ガンマカメラ１自体によって実現することができる。上述では、一部のガンマカメラが可視光域又は可視光域に近い領域を撮像する機能を有することを説明した。これらのカメラによって撮像される画像は白黒であるが、これによって問題が生じることはない。
一変形例として、検出手段１、１０は、可視光又は可視光域に近い領域を撮像する追加のカメラ１０（例えば、赤外線カメラ）により形成することができる。この追加カメラ１０は、軸ｘ４の周りに広がる観察視野１１を有する。追加カメラ１０がガンマカメラ１に固定されていることにより、これらの観察視野５、１１は互いに近接する。追加カメラ１０は、図２において、ガンマ線分光器コリメータ６に隣接している。有利には、レーザポインタ９に選択される波長は可視光域又は可視光域に近い領域である。この場合も、コーデッドマスクを用いるガンマカメラは可視光画像を提供することができず、この場合、追加カメラ１０が固有のカメラとなることに注目されたい。

レーザポインタ９はガンマ線源２のゾーン１２を指す。このゾーン１２は、検出手段１、１０、即ちガンマカメラ１及び／又は追加カメラ１０により、当該ゾーンがこれらのカメラそれぞれの観察視野５、１１内に位置することによって検出される。ガンマカメラ１が、レーザポインタ９が指すゾーン１２を検出する場合、レーザポインタ９の視線ｘ３がガンマカメラ１の観察視野５と交差することは明らかである。この場合、ガンマカメラによって得られるゾーン１２の画像はカラー画像ではなく、白黒画像である。レーザポインタ９によって実現する輝度によりゾーン１２を明瞭に表示することが可能であるので、これによって問題が生じることはない。追加カメラ１０が、レーザポインタ９が指している位置のゾーン１２を検出する場合、視線ｘ３は追加カメラ１０の観察視野１１と交差する必要がある。
有利な、且つ特に作成が容易な一つの構成は、ガンマカメラ１、ガンマ線分光器コリメータ６、及び追加カメラ１０（このカメラを設ける場合）の観察視野５、８、１１の軸ｘ１、ｘ２、ｘ４を、互いに、且つレーザポインタ９の視線ｘ３に平行にすることである。このような構成が図１及び２に示されている。

次に、本発明によるガンマ線撮像装置の使用方法について説明する。
ガンマ線源２の位置が、ガンマカメラ１を使用して特定する。撮像装置は、レーザポインタ９が、ガンマ線源２に対応するか、又はガンマ線源の幅が広い場合にはガンマ線源の一部分に対応するゾーン１２を指すような方向に向ける。

レーザポインタ９の向きが正しいことを、検出手段１、１０を使用してレーザポインタが指すゾーン１２を観察することによりチェックする。
レーザポインタ９とガンマ線分光器コリメータ６が近接しているという条件、及びこれらの軸ｘ２、ｘ３が互いに平行であるという条件が満たされる場合、ガンマ線源２又はこのガンマ線源２の一部は、ガンマ線分光器コリメータ６の観察視野８内に位置する。

次のステップでは、ガンマ線分光検出器７を使用して、このようにして位置が特定されたガンマ線源２が放出するガンマ線のエネルギースペクトルを取得する。ガンマ線分光検出器７はパルス電流を出力し、このパルス電流の振幅は、当該検出器が吸収したエネルギー、即ち当該検出器がガンマ線源から受信するガンマ光子のエネルギーに比例している。これらのパルスは、これらの振幅の関数として、マルチチャネルアナライザ型の処理手段において処理される。その結果、パルス数をガンマ線エネルギーの関数として与える光電子ピークを示すエネルギースペクトルが得られる。
分光分析における一般的な原理によれば、スペクトルに得られる光電子ピークを解析することにより、放射線の原因となるガンマ光子を放出する主要な放射性元素を識別する手段が得られる。

レーザポインタ９は、空間情報、即ち位置決定及び識別されるガンマ線源上に決定されたゾーンの位置と、スペクトル情報、即ちガンマ線源が放出するガンマ線のエネルギースペクトルとを関連付ける。このレーザポインタは、本発明によるガンマ線撮像装置の移動をガイドすることができ、ガンマ線分光器コリメータが、ガンマカメラによって位置特定されるガンマ線源２を正しく「観察する」ことを保証することができる。
ガンマ線撮像装置はガンマ線源の広がりに関する情報も提供し、この情報は、エネルギースペクトルの解析の間に、特にガンマ線源の放射能の量を評価することが望ましい場合に使用することができる。

ガンマ線撮像及びガンマ線分光分析を装置内で組み合わせることにより、２つの利点が得られる。第１に、ガンマ線撮像により得られる結果は、環境内における、ガンマ線分光分析によって特徴付けることが望ましい最大強度のガンマ線源を示す。第２に、ガンマ線撮像によって放射線ゾーンの広がりに関する情報を提供され、この情報は、ガンマ線分光分析により行なわれる測定を解釈する際に、特に測定されたエネルギースペクトルを使用してガンマ線源の放射能の量を分析することが必要である場合に、考慮に入れることができる。この評価においては、ガンマ線撮像によって得られる情報である、ガンマ線源の空間的分布に関して複数の前提条件を仮定する。
本発明の幾つかの実施形態を提示し、詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変形が可能である。

本発明によるガンマ線撮像装置の一実施例の縦断面図である。 本発明によるガンマ線撮像装置の別の実施例の立体図である。

Claims (15)

1. 観察視野（５）を持つガンマカメラ（１）を含むガンマ線撮像装置であって、更に、
   −軸（ｘ２）の周りに広がる観察視野（８）であって、ガンマカメラ（１）の観察視野（５）の、ガンマカメラから所定距離（ｄ）を超える部分に含まれる観察視野（８）を持つコリメータ（６）によってコリメートされたガンマ線分光検出器（７）、
   −視線（ｘ３）を持つレーザポインタ（９）であって、ガンマ線分光器コリメータ（６）に近接して位置することにより、視線（ｘ３）がコリメータ（６）の観察視野（８）の軸（ｘ２）に平行で、且つコリメータ（６）の観察視野（８）と交差する、レーザポインタ（９）、及び
   −レーザポインタ（９）が指すゾーン（１２）を検出する手段（１、１０）
   を備える、ガンマ線撮像装置。
2. レーザポインタ（９）がガンマ線分光器コリメータ（６）に固定される、請求項１記載のガンマ線撮像装置。
3. レーザポインタ（９）がガンマ線分光器コリメータ（６）内に含まれる、請求項１又は２記載のガンマ線撮像装置。
4. レーザポインタ（９）が可視光域の光又は可視光域に近い領域の光を放出する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
5. レーザポインタ（９）が指すゾーン（１２）を検出する手段がガンマカメラ（１）により形成される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
6. レーザポインタ（９）が指すゾーン（１２）を検出する手段が追加カメラ（１０）により形成されており、レーザポインタ（９）は、追加カメラ（１０）が反応する光線を放出する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
7. 追加カメラ（１０）が、ガンマカメラ（１）の観察視野（５）と同様の観察視野（１１）を持つ、請求項６記載のガンマ線撮像装置。
8. コリメータの観察視野（８）の範囲が、ガンマカメラ（１）の観察視野（５）の約１／１０〜１／４である、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
9. ガンマカメラ（１）がピンホールカメラ又はコーデッドマスクカメラである、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
10. ガンマカメラ（１）の観察視野（５）は、ガンマ線分光器コリメータ（６）の観察視野（８）の軸（ｘ２）と、レーザポインタ（９）の視線（ｘ３）とにほぼ平行な軸（ｘ１）の周りに広がる、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
11. 追加カメラ（１０）の観察視野（１１）は、ガンマ線分光器コリメータ（６）の観察視野（８）の軸（ｘ２）と、レーザポインタ（９）の視線（ｘ３）とにほぼ平行な軸（ｘ４）の周りに広がる、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
12. コリメータ（６）が、スチールの密度よりも大きい密度を持つ材料により作成される、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
13. ガンマ線分光検出器（７）が可能な限り小型である、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
14. 距離（ｄ）が約１メートルである、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置。
15. 請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のガンマ線撮像装置の使用方法であって、
    −エネルギースペクトルを持つガンマ線を放出するガンマ線源（２）の位置をガンマカメラ（１）で特定するステップ、
    −レーザポインタ（９）がガンマ線源（２）又はガンマ線源の一部に対応するゾーン（１２）を指すように撮像装置の向きを変えるステップ、
    −レーザポインタ（９）が指すゾーン（１２）の写真を撮影する検出手段（１、１０）によって、向きが正しいことをチェックするステップ、及び
    −このようにして位置が特定されたガンマ線源（２）が放出するガンマ線のエネルギースペクトルを、ガンマ線分光検出器（７）を使用して取得するステップ
    を含むことを特徴とする方法。

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